Образуването на нов вид чрез развитието на индивиди в ново местообитание, без да се напускат границите на ареала, се нарича симпатрия (симпатрия, симпатрия) или екологично видообразуване. Симпатията се среща в рамките на една популация.
Знаци
Факторът на екологичното видообразуване е различни, отделни условия на съществуване в рамките на една и съща територия. Най-често причините за разминаването на видовете са различни методи на хранене или сезонност на възпроизводството на потомството.
Първоначално формирането на нов вид се влияе от генетична изолация (по същество мутация), която се случва в рамките на една популация. Натрупаните полезни мутации водят до промени в генофонда на част от популацията, а след това и до репродуктивна изолация.
Основните характеристики на екологичното формиране на видовете са:
- разпръскване на индивиди в едно и също местообитание при различни условия на околната среда;
- образуването на мутации, които помагат за заемане на екологични ниши;
- действие естествен подбор;
- консолидиране и предаване на полезни черти по наследство;
- репродуктивна изолация.
Ярък пример за екологично видообразуване е видът люцерна. Люцерната полумесец расте в подножието на планината, а лепкавата люцерна расте в планината. Най-вероятно и двата вида са „възникнали“ от една и съща популация, но са заемали различни екологични ниши, без да променят ареала си.
ТОП 4 статиикоито четат заедно с това
Ориз. 1. Люцерната е сърповидна и лепкава.
Друг пример е видът кос. Единият живее в гората, вторият живее до хората, но в същото местообитание.
Един от механизмите за екологично формиране на вида е разрушителната или разрушителната селекция. Това е вид естествен подбор, който едновременно поддържа две или повече групи от една и съща популация с противоположни характеристики. Често „разбива“ популация на базата на възпроизводство: някои индивиди се възпроизвеждат в един момент, а други в друг. Пример за това е голямото гърло: поради лятното косене част от популацията цъфти през пролетта, част - в края на лятото.
Ориз. 2. Дрънкалката е голяма.
Методи
Съчувствието възниква по два начина:
- в резултат на полиплоидия - многократно увеличаване на хаплоидния набор от хромозоми в клетките по време на мейоза (вид мутация);
- чрез хибридизация - кръстосване на индивиди различни видове, което води до индивид с уникален генотип.
Полиплоидията е по-често срещана сред растенията, отколкото сред животните, и се използва широко в развъждането за увеличаване на добивите. Например, поради полиплоидията, броят на хромозомите на памука се увеличава от 26 на 52, което се отразява на обема на семената и продуктивността на памука.
Култивираната слива е получена чрез хибридизация на трънка и череша. Пример за естествена хибридизация е кизильникът от планинска пепел, който се среща в горите на Сибир.
Ориз. 3. Cotoneaster от офика.
Екологичното формиране на видовете става сравнително бързо в сравнение с географския (алопатричен) начин на видообразуване. Симпатрията често е придружена от алопатрия – териториална изолация.
Какво научихме?
В рамките на един район и в рамките на един вид е възможно екологично или симпатрично формиране на видове. от различни причинииндивидите овладяват нови местообитания, като постепенно развиват и консолидират адаптациите в генотипа. В хода на естествения подбор в рамките на един вид се идентифицира група от адаптирани индивиди, които под влияние на репродуктивната изолация се превръщат в независим вид.
Тест по темата
Оценка на доклада
Среден рейтинг: 4.4. Общо получени оценки: 270.
Нов вид може да възникне от една или група от съседни популации, разположени в периферията на ареала на първоначалния вид. Този вид видообразуване се нарича алопатричен (от гръцки allos - друг, patris - родина). Нов вид може да възникне в рамките на обхвата на първоначалния вид. Този път на видообразуване се нарича симпатричен (от гръцки syn - заедно, patris - родина). Третият начин на видообразуване е чрез постепенни промени на един и същи вид във времето, без никакво разминаване на първоначалните групи. Този вид видообразуване се нарича филетичен.
I. Алопатричен (географски) – със смяна на родината (областта), т.е. видообразуване въз основа на географска изолация (фиг. 3).
Ориз. 3. Методи за алопатрично видообразуване
При алопатричното видообразуване нови видове могат да възникнат чрез фрагментация или по време на разпръскването на оригиналния вид, по време на което периферни популации и техните групи, все по-отдалечени от центъра на разпръскване, интензивно трансформиращи се в нови условия, стават предци на нови видове.
1. Раздробяване (разпадане) на населението на няколко (обикновено с пространствена изолация).
2. Разселване на първоначалния вид от центъра на популацията – някои от индивидите в популацията попадат в други условия.
II. Симпатричен – поява на нов вид в рамките на ареала (фиг. 4).
Може да възникне по два основни начина: автополиплоидия, алополиплоидия.
1. Автополиплоидия - бърза промяна в кариотипа (забавена дивергенция на хромозомите в мейозата): удвояване, утрояване и т.н. на основния набор от хромозоми на предшественици.
2. Алополиплоидия или хибридогенно видообразуване. По-често се среща в растенията - кръстосване на различни видове с последващо удвояване на броя на хромозомите.
Култивирана слива = трънка (2n = 32) x черешова слива (2n = 16), последвано от удвояване на хромозомите 2n = 48.
Характеристика на симпатичния път на видообразуване е появата на нови видове, морфологично близки до оригиналния вид. Например при полиплоидия размерът се увеличава, но външният вид на растенията не се променя.
Ориз. 4. Методът на симпатрично видообразуване е автополиплоидията. Пример за появата на репродуктивна изолация по време на полиплоидизация в растения Dicanthium annulatum, живеещи на територията на Индустан.
III. ФилетиченВидообразуването е постепенна бавна промяна във вида във времето, т.е. От поколение на поколение се придобиват промени и нови характеристики. В същото време винаги остава възможността на някакъв етап от еволюцията други групи да са се отделили от един филетичен ствол. Следователно чистата филетична еволюция е практически невъзможна.
Въпроси за глава 4:
1. Определете типа и неговите критерии.
2. Каква е същността на мисленето на населението в съвременна биология?
3. Защо елементарната единица на еволюционния процес е популацията, а не индивидът и видът като цяло?
4. Определете структурата на вида и популацията, техните основни характеристики.
5. Какво е значението на елементарните елементи в еволюцията? еволюционни фактори?
6. Определете мястото на концепцията за борба за съществуване сред механизмите на еволюционния процес.
7. Назовете формите на естествен подбор, каква е разликата им?
8. Какъв е приносът на генетиката за развитието на теорията за естествения подбор?
9. Каква е връзката между процесите на елиминиране и естествения подбор?
10. Каква е творческата роля на естествения подбор?
11. Обосновете тезата: „еволюцията е процес на адаптогенеза“.
12. Пътища и методи на видообразуване?
13. По какво алопатричното видообразуване се различава от симпатричното?
14. Възможно ли е да се определят границите на даден вид в палеонтологичен материал по време на филетично видообразуване?
Признавайки реалността на вида, Дарвин доказа, че в природата постоянно протича процес видообразуване- появата на нови видове на базата на съществуващи под влияние на движещите сили на еволюцията. Според съвременните представи за еволюцията, формирането на нов вид става в рамките на популацията - елементарната единица на еволюцията. Популациите са генетично отворени системи. И докато генният поток възниква между тях в резултат на миграцията на индивидите, видът остава единна генетично затворена система. Появата на изолация (бариера) между две популации обаче води до натрупване на наследствени различия в тях, които предотвратяват кръстосването на индивиди от тези популации при последващи срещи. Това доказва, че популациите се превръщат в генетично затворени системи и следователно в нови видове. Това означава, че е настъпил процес на видообразуване.
Спецификация - еволюционен процесгенетична трансформация отворени системи— популации — в генетично затворени системи — нови видове.
Видообразуването е сложен и продължителен процес, включващ междинни етапи и изискващ наличието на определени фактори.
Фактори на видообразуване
В популациите на един вид действието на еволюционните предпоставки води до появата на разнообразие от генотипове и фенотипове. Това е основата на борбата за съществуване и естествения подбор. Действието на естествения подбор върху популациите, чиито местообитания се различават, ги прави малко по-различни. Въпреки това, различията между индивидите, възникнали в резултат на селекция, ще бъдат изгладени, ако индивидите в популациите започнат да се кръстосват. За да започне процесът на видообразуване на нивото на тези популации, трябва да има изолация между тях, предотвратяваща обмена на генетична информация. Има две форми на изолация: географска и биологична.
Географска (пространствена) изолация- изолиране на определена популация от друга популация от същия вид чрез някакви трудно преодолими бариери. Първата причина са големите териториални разлики между популациите на видове с мозаечни местообитания. Появата на тези пропуски може да бъде свързана с ледници, човешка дейност или разпространение на популации извън първоначалния обхват. Втората причина са географските бариери, разделящи популациите (реки, планини, клисури, горски територии, ливади, блата). Географската изолация предотвратява свободното кръстосване на индивиди от разделени популации поради невъзможността за срещата им поради географска бариера.
Биологична изолацияпоради биологични различия между отделните популации. В зависимост от характера на различията се разграничават четири вида биологична изолация: екологична, етологична, морфофизиологична и генетична.
Екологична изолациясе причинява от смяна на репродуктивните периоди (цъфтеж, гнездене, чифтосване, периоди на хвърляне на хайвер) или различни места за размножаване, което предотвратява свободното кръстосване на индивиди в популациите.
Ако популациите от тревисти растения попаднат в зона с повишена влага, тогава датите им на цъфтеж се изместват в сравнение с други популации. При птиците популациите на един и същи вид могат да се различават по отношение на гнездене и чифтосване в зависимост от местоположението на гнездата в различни частикороните на дърветата или в храстовия слой.
Етологична изолацияпоради поведенческите характеристики на индивидите по време на брачния период. Привидно незначителни разлики в ритуалите на ухажване по време на обмена на визуални, звукови и химически сигнали могат да доведат до прекратяване на този ритуал и ограничаване на чифтосването.
Морфофизиологична изолацияпоради различията в размера на индивидите или в структурата на мъжките копулационни органи (някои видове белодробни мекотели, гризачи). Не пречи на срещата на половете, но предотвратява кръстосването на индивидите поради невъзможността за оплождане.
Генетична изолациясе причинява от големи хромозомни и геномни пренареждания, причиняващи разлики в броя, формата и състава на хромозомите. Не пречи на срещата на половете и оплождането. Но изключва обмена на генетична информация между популациите поради смъртта на зиготите след оплождане, различната степен на стерилност на хибридите и тяхната намалена жизнеспособност.
Ефектът от всяка форма на изолация върху еволюционния материал е ненасочен, но е такъв предпоставкаувеличаване на генетичните различия между популациите. Важна характеристика на изолацията е нейната продължителност, поради което действието на многопосочната естествена селекция води до разминаване в характеристиките на популациите - разминаване. В резултат на това популациите се превръщат в разновидности, или раса. Поддържането на изолация води до увеличаване на различията между сортовете и те се превръщат в подвид. Ако увеличаващите се различия между подвидовете им пречат да се кръстосват, тогава те са се превърнали в генетично затворени системи. Между тях възникна репродуктивна изолация. Подвидовете са еволюирали в нови видове.
По този начин факторите на видообразуването са:
- предпоставки за еволюция: мутационна и комбинационна изменчивост, популационни вълни, генен поток и дрейф, изолация;
- движещи силиеволюция: борба за съществуване, естествен подбор.
Процесите, протичащи в рамките на един вид на популационно ниво под въздействието на тези фактори и водещи до образуването на нови видове, могат да се считат за начален етап на еволюцията - микроеволюция.
По-нататък еволюцията продължава на ниво видове, родове, семейства по същия механизъм и под влияние на същите предпоставки и движещи сили на еволюцията. Този етап от еволюцията се нарича макроеволюция. Микроеволюцията и макроеволюцията са етапи от един еволюционен процес.
Методи за видообразуване
В зависимост от формата на изолация на популациите се разграничават два метода на видообразуване: алопатричен и симпатричен.
Алопатричен(от гръцки allos- различен, патрис- роден край) видообразуваневъзниква при наличие на географска изолация. Популациите на един и същи вид са разделени дълги разстоянияили географски препятствия. Получените географски раси и подвидове имат области, които не се припокриват с майчината област. Пример за алопатрично видообразуване е наличието на два подвида американска катерица и три подвида синя сойка. Те живеят в различни географски области Северна Америка. На евразийския континент има три подвида големи синигери, които са се образували в резултат на географска изолация. Има и подвидове врабчета, кълвачи и кълвачи, които имат различни ареали на разпространение.
Симпатрично видообразуване(от гръцки син- заедно, патрис- родина) възниква при наличие на биологична изолация. Популации от един и същи вид се срещат в майчиния ареал, но не могат да се кръстосват поради биологични различия между техните индивиди. Симпатичното видообразуване може да възникне в растенията, когато насекомите опрашители се специализират в опрашването на цветя определена форма. Например, пчелите са изолиращ фактор между расите от растения snapdragon. Те никога не преминават от летене около цветята на една раса към друга. Някои растения (голяма гърмялка, бяла гъша крачка) развиват сезонни раси, които се различават по време на цъфтеж. При редица видове риби (херинга, костур, шаран и др.) съжителстват сезонни раси с различни периоди на хвърляне на хайвера.
Факторите на видообразуването са: предпоставките и движещите сили на еволюцията. Има географски и биологични форми на изолация. В зависимост от формата на изолация в природата може да възникне алопатрично или симпатрично видообразуване. Видообразуването е резултат от микроеволюцията.
>> Спецификация
Видообразуване
1. Определете вида. Какви критерии за вида знаете?
2. В какви случаи различията между популациите, произтичащи от промени в условията на живот, могат да доведат до образуването на нови видове?
Еволюционните промени, настъпващи на популационно, вътревидово ниво, се наричат микроеволюция. Процесът на микроеволюция има две форми: филетична еволюция и видообразуване. Филетичната еволюция означава постепенни промени, настъпващи във времето в рамките на даден вид, популацииили групи от популации. По правило в резултат на тези промени се повишава адаптивността на организмите към околната среда.
Видообразуването възниква, когато биологичен вид се раздели на два или повече нови вида. Именно този процес осигурява огромното разнообразие на органичния свят.
Етапи на видообразуване.
Видообразуването обикновено се състои от два етапа: първият е появата на репродуктивна изолация, вторият е нейната консолидация естествен подбор.
На първия етап от видообразуването обменът на гени между две популации на даден вид трябва да спре; Това обикновено се случва в резултат на географско разделение, например възникване между популациите на планинска верига, ледник, водна бариера и т.н. Липсата на обмен на гени между две популации създава възможност за тяхната генетична дивергенция (дивергенция). Такава дивергенция може да възникне както в резултат на адаптиране на организмите към местните условия, така и в резултат на случайни промени в състава на генофонда на всяка популация (виж § 56 „Промени в генофонда на популациите“), (Както генетичните различия се натрупват между изолирани популации, поради промени в условията и начина на живот, възникват презиготични изолиращи механизми, например разлики във времето размножаване, в поведението и т.н.
Впоследствие разделянето на популациите може да се консолидира поради развитието на постзиготични изолиращи механизми. Разделянето на видовете става необратимо. Процесът на възникване на пълна изолация се поддържа от естествения подбор.
Конкретните начини, по които възникват нови видове, могат да варират. Като цяло има две основни форми на видообразуване: алопатрична и симпатрична.
Алопатрично видообразуване.
Тази форма на видообразуване е свързана с разширяването на ареала на първоначалния вид и възниква по време на дългосрочна географска изолация на популациите. Появата на географски бариери (планински вериги, морски проливи и др.) води до появата на изолати - географски изолирани популации. По правило това се случва на границата на обхвата на първоначалния вид, където условията на живот са малко по-различни от обичайните и процесите на естествен подбор активно протичат. В резултат на това единният генофонд на вида изглежда разкъсан на парчета.
Всяка териториална популация се характеризира със собствен генофонд със своите характерни честоти на поява на различни алели. Прекъсването на генния поток между изолатите, от една страна, и действието на естествения отбор, от друга, в крайна сметка водят до тяхната репродуктивна изолация и образуването на независими видове. Такова видообразуване, свързано с пространственото разделяне на популациите, се нарича още географско. Схемата на географското спецификиране е представена на фигура 81.
Вече видяхте примери за географско видообразуване по-рано, разглеждайки появата на съвременни видовемомина сълза от оригинален вид, живял преди милиони години в широколистните гори на Европа. Нашествието на ледника разкъса единичното местообитание на момината сълза на няколко части. То се запази в горски райони, избягали от заледяването: на Далеч на изток, Южна Европа, в Закавказието. Когато ледникът се оттегли, момината сълза се разпространи отново в Европа, образувайки новият вид, по-едър, с широко венче, а в Далечния изток - вид с червени дръжки и восъчен налеп по листата.
Симпатрично видообразуване.
Симпатичното видообразуване включва произход в рамките на първоначалната популация нова форма. Такъв произход може да възникне в резултат на екологична (например хранителна) специализация, поради което тази форма на видообразуване често се нарича екологична. Смята се, че петте вида синигери са се образували във връзка с хранителната специализация: чрез избора на места за хранене , по състава на изядената храна, по методите за търсенето и получаването им , Например големият синигер дълбае клони и стволове на дървета; дребни видове (син синигер) - само стъбла от тревисти растения. Най-малките видове (синигери, кичури синигери) по-често изследват крайните клони на дърветата в търсене на храна. Големият синигер се храни с големи насекоми; Синият синигер, цикадката и въглищният синигер ловят малки насекоми в пукнатините на кората и в пъпките; Туфестият синигер яде семена иглолистни дървета(фиг. 82).
Друга форма на симпатрично видообразуване е внезапна, възникваща в резултат на хромозомно мутации, полиплоидия и хибридизация. Известно е, че подобни видове картофи се различават един от друг с множество числа; n = 12, 24, 48, 72. Това предполага, че съответните видове са се образували в резултат на полиплоидия, т.е. чрез многократно умножаване на броя на хромозомите на първоначалния прародителен вид (фиг. 83). В растенията, в резултат на полиплоидията, изолиращите механизми могат да се образуват по време на живота на едно поколение. Многократно увеличаване на броя на хромозомите в рамките на един вид може да възникне спонтанно; или умножаването на хромозомите възниква в резултат на кръстосване на тясно свързани организми.
Понякога възниква видообразуване поради хибридизация с последващо удвояване на броя на хромозомите; поради удвояването на хромозомите в такива организми се образуват нормални зародишни клетки и развитието на потомството протича без смущения. Култивирана слива с 2n = 48 хромозоми, например, възниква чрез кръстосване на трънка (n - 16) с черешова слива (n = 8), последвано от удвояване на броя на хромозомите.
По този начин образуването на нови видове в резултат на хромозомни пренареждания може да се случи в популации, обитаващи една и съща географска област и не разделени от никакви бариери.
Микроеволюция. Алопатрично или географско видообразуване. Симпатрично (екологично и внезапно) видообразуване.
1. Назовете основните форми на видообразуване. Дайте примери за географски видове.
2. Какво е полиплоидия? Каква роля играе при формирането на видовете?
3. Кои известни ви видове растения и животни са възникнали в резултат на хромозомни пренареждания?
Обсъдете каква роля играе в видообразуването. играяразлични изолационни механизми. Каква форма на подбор играе решаваща роля в процесите на видообразуване?
Каменски А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 10 клас
Изпратено от читатели от сайта
Въпрос 1. Избройте методите на видообразуване
Видообразуването в типичните случаи се състои в разделянето на първоначално отделен вид на два или повече нови. Това се дължи на появата на междупопулационни изолационни бариери и задълбочаване на различията между генофондите на популациите под влияние на естествения подбор до генетична изолация. Видообразуването може да възникне поради постепенната трансформация на първоначалния вид в нов или поради хибридизацията на два вида (например трънка + черешова слива = слива). Видообразуването обаче много по-често се свързва с дивергенция (дивергенция) на признаците в популациите. В резултат на това вид, чийто ареал е разделен на няколко популации (например, всяка живееща на свой собствен остров), може в крайна сметка да формира няколко нови вида.
Разграничава се и фшетичното видообразуване. Състои се в постепенното превръщане с течение на времето на един вид в друг. Този метод се наблюдава, ако промените в условията обхващат целия диапазон.
Разграничава се и хибридогенното видообразуване (синтеза или сингенеза). Този вид видообразуване е често срещан при растенията: според някои оценки повече от 50% от растителните видове са хибридогенни форми - алополиплоиди. Например, култивирана слива с 2n = 48 възниква чрез хибридизиране на трънка 2n = 32 с черешова слива 2n = 16, последвано от удвояване на броя на хромозомите. Някои видове туршия, малина, тютюн, рутабага, пелин, ирис и други растения също са алополиплоиди с хибридогенен произход.
Въпрос 2. Опишете механизмите на основните пътища на видообразуване.
Има алопатричен и симпатричен начин на формиране на видовете. В алопатричното видообразуване, наричано още географско, пречките пред кръстосването са причинени главно от пространственото разделяне на популациите. пространствената изолация води до разделяне на ареала на вида на отделни изолирани зони (и, като следствие, на изолирани популации). Ако условията на живот в тези зони са различни, постепенно могат да се образуват нови видове. Генетичната изолация се развива вторично. Така някога в Австралия имаше един вид папагали от рода Pashycephala. През сухия период единната зона е разделена на западна и източна зона. С течение на времето индивидите от двете популации придобиват морфофизиологични различия, което прави кръстосването невъзможно, когато ареалът отново става общ. Два нови се образуваха от един прародителски вид.
При симпатричното видообразуване (екологично видообразуване) нов вид се формира в рамките на обхвата на първоначалния вид. От самото начало изолацията е генетична. Тази ситуация се създава в резултат на полиплоидия поради нарушения в нормалния ход на мейозата поради големи хромозомни пренареждания или междувидова хибридизация.
Алопатричното (географско) видообразуване протича бавно и произвежда видове, които като правило се различават по морфофизиологични критерии от родителските видове. Симпатичният (екологичен) път е сравнително бърз и произвежда видове, които са близки до оригинала по морфофизиологични показатели.
Въпрос 3: Каква роля играе изолацията в процеса на видообразуване?
Разделянето на един вид на няколко изолирани популации и по-нататъшното им съществуване в различни условия е основният механизъм на видообразуването. В този случай обменът на гени между популациите спира и междупопулационните различия постепенно се натрупват, водещи с течение на времето до образуването на нови видове. От особено значение са разликите, които променят брачните ритуали. Те не позволяват на индивиди, принадлежащи към различни популации, да се кръстосват, дори ако се срещнат случайно.
Въпрос 4: Дайте примери за географски и екологични видове.
Пример за географско видообразуване е появата на различни видове момина сълза в резултат на разделянето на един древен диапазон от оригиналния вид от ледник на няколко изолирани зони. Така някога в Австралия имаше един вид папагали от рода Pashycephala. По време на сухия период единната зона е разделена на западна и източна зона. С течение на времето индивидите от двете популации придобиват морфофизиологични различия, което прави кръстосването невъзможно, когато ареалът отново става общ. Два нови се образуваха от един прародителски вид. Друг пример са известните галапагоски чинки.
Като пример за екологично видообразуване можем да цитираме различни видове дъбове, които растат на различни почви: някои върху варовик, други върху магматични, а трети върху чернозем. Севанската пъстърва е разделена на шест отделни популации, хвърлящи хайвера си в различни реки и потоци, вливащи се в езерото. Екологичната изолация може да е следствие от човешкото въздействие: в сенокосните ливади се запазват само онези растения, които успяват да цъфтят и дават семена преди или след сенокоса. Така от една популация се образуват две: едната с ранноцъфтящи растения, другата с късноцъфтящи.
Въпрос 5. Какво е значението на пространствената изолация за образуването на нови видове?
Пространствената изолация е най-важната предпоставка, която може да доведе до географско видообразуване. Факторите на пространствена изолация най-често са планински вериги и огромни водни пространства. Те могат да бъдат и пустини, райони с някакви специфични отклонения в състава на почвата (засоляване, вкисляване) и др.
Пространствена изолация може да възникне и при липса на видими географски бариери. Причините за това в случая са в ограничените „радиуси на индивидуална активност“. Така при „бреговите” змиори Zoares viiparus броят на прешлените и лъчите на някои перки намалява от устата в края на фиорда. Устойчивостта на променливостта се обяснява със заседналия начин на живот на змиорката. Такава променливост се наблюдава и при подвижни видове животни, например мигриращи птици с гнездов консерватизъм. Младите лястовици например се връщат от зимуване на родното си място и гнездят в радиус до 2 km от майчиното гнездо. Преминаването на лястовиците е ограничено до група близко разположени индивиди. За разлика от разделянето чрез бариери, този тип географска изолация се нарича разделяне чрез разстояние.
